domain-iot

IoT ドメイン

レイヤー 3：ドメイン制約

ドメイン制約 → 設計への影響

ドメインルール	設計上の制約	Rust での対応
不安定なネットワーク	オフラインファースト	ローカルバッファリング
電力の制約	効率的なコード	スリープモード、最小限のアロケーション
リソース制限	小さなフットプリント	必要に応じて no_std
セキュリティ	暗号化通信	TLS、署名済みファームウェア
信頼性	自己復旧	ウォッチドッグ、エラー処理
OTA アップデート	安全なアップグレード	ロールバック機能

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重要な制約

ネットワークの不安定さ

RULE: Network can fail at any time
WHY: Wireless, remote locations
RUST: Local queue, retry with backoff

電力管理

RULE: Minimize power consumption
WHY: Battery life, energy costs
RUST: Sleep modes, efficient algorithms

デバイスセキュリティ

RULE: All communication encrypted
WHY: Physical access possible
RUST: TLS, signed messages

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下位レイヤーをたどる ↓

制約から設計へ（レイヤー 2）：

"Need offline-first design"
    ↓ m12-lifecycle: Local buffer with persistence
    ↓ m13-domain-error: Retry with backoff

"Need power efficiency"
    ↓ domain-embedded: no_std patterns
    ↓ m10-performance: Minimal allocations

"Need reliable messaging"
    ↓ m07-concurrency: Async with timeout
    ↓ MQTT: QoS levels

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環境の比較

環境	スタック	クレート
Linux ゲートウェイ	tokio + std	rumqttc, reqwest
MCU デバイス	embassy + no_std	embedded-hal
ハイブリッド	ワークロードを分割	両方

主なクレート

用途	クレート
MQTT（std）	rumqttc, paho-mqtt
組み込み	embedded-hal, embassy
非同期（std）	tokio
非同期（no_std）	embassy
ロギング（no_std）	defmt
ロギング（std）	tracing

設計パターン

パターン	目的	実装
Pub/Sub	デバイス通信	MQTT トピック
エッジコンピューティング	ローカル処理	アップロード前にフィルタリング
OTA アップデート	ファームウェアのアップグレード	署名 + ロールバック
電力管理	バッテリー寿命	スリープ + ウェイクイベント
ストア＆フォワード	ネットワークの信頼性	ローカルキュー

コードパターン：MQTT クライアント

use rumqttc::{AsyncClient, MqttOptions, QoS};

async fn run_mqtt() -> anyhow::Result<()> {
    let mut options = MqttOptions::new("device-1", "broker.example.com", 1883);
    options.set_keep_alive(Duration::from_secs(30));

    let (client, mut eventloop) = AsyncClient::new(options, 10);

    // Subscribe to commands
    client.subscribe("devices/device-1/commands", QoS::AtLeastOnce).await?;

    // Publish telemetry
    tokio::spawn(async move {
        loop {
            let data = read_sensor().await;
            client.publish("devices/device-1/telemetry", QoS::AtLeastOnce, false, data).await.ok();
            tokio::time::sleep(Duration::from_secs(60)).await;
        }
    });

    // Process events
    loop {
        match eventloop.poll().await {
            Ok(event) => handle_event(event).await,
            Err(e) => {
                tracing::error!("MQTT error: {}", e);
                tokio::time::sleep(Duration::from_secs(5)).await;
            }
        }
    }
}

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よくある間違い

間違い	ドメイン上の問題	修正
リトライロジックがない	データの損失	指数バックオフ
無線を常時オンにする	バッテリーの消耗	送信の合間にスリープ
MQTT を暗号化しない	セキュリティリスク	TLS
ローカルバッファがない	ネットワーク障害 = データ損失	ローカルに永続化

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レイヤー 1 へたどる

制約	レイヤー 2 のパターン	レイヤー 1 の実装
オフラインファースト	ストア＆フォワード	ローカルキュー + フラッシュ
電力効率	スリープパターン	タイマーによるウェイクアップ
ネットワークの信頼性	リトライ	tokio-retry, backoff
セキュリティ	TLS	rustls, native-tls

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関連スキル

条件	参照先
組み込みパターン	domain-embedded
非同期パターン	m07-concurrency
エラー復旧	m13-domain-error
パフォーマンス	m10-performance